WO2013139267A1 - 电刷支架支撑装置及电动机 - Google Patents

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WO2013139267A1
WO2013139267A1 PCT/CN2013/072911 CN2013072911W WO2013139267A1 WO 2013139267 A1 WO2013139267 A1 WO 2013139267A1 CN 2013072911 W CN2013072911 W CN 2013072911W WO 2013139267 A1 WO2013139267 A1 WO 2013139267A1
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WO
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support
brush holder
motor
support device
base
Prior art date
Application number
PCT/CN2013/072911
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English (en)
French (fr)
Inventor
张元胤
郑海波
甘星
邱栋
格罗斯科斯特•Y
Original Assignee
博世汽车部件(长沙)有限公司
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H02K5/143—Means for supporting or protecting brushes or brush holders for cooperation with commutators
    • H02K5/148—Slidably supported brushes

Definitions

  • the present invention generally relates to electric motors, and more particularly to support devices including motor brush holders. Background technique
  • brushes for vehicles typically use brushes to electrically connect to the commutator of the motor.
  • brushes for electric motors are very critical components that directly determine the service life of motors that use brushes.
  • the brushes are held by a brush holder.
  • Brush holders and brushes are very important components. Regardless of the characteristics of the brush, the brush holder design is unreasonable or improperly installed, the brush not only does not fully exert its excellent characteristics, but also has a great impact on the performance and life of the motor itself.
  • the mounting of the brush holder in the motor housing is achieved by means of a support device, the circumferential positioning in the motor housing can be achieved by the brush holder itself, and the axial positioning requires the aid of a support device, which requires a brush holder.
  • the support device has a suitable structure and axially positions the brush holder.
  • the brush holder is directly attached to the motor housing. Specifically, a step for receiving the brush holder is formed on the open end of the motor housing.
  • the manufacture of a motor housing of such a structure requires a thickening of the material for manufacturing the motor housing, which wastes material and increases the manufacturing cost of the motor housing.
  • the object of the present invention is to solve the technical problem of the mounting of the brush holder of the motor in the motor housing while overcoming the above-mentioned drawbacks associated with the motor housing to which the brush holder is fixed.
  • a support device for a motor brush holder which simplifies and simplifies the mounting of the motor brush holder within the motor housing to provide a flexible axial support for the brush holder.
  • the support device has the advantages of simple structure, low processing tolerance requirements on components, and low cost. In particular, since it is not necessary to form a step for receiving the brush holder on the motor casing, the manufacturing requirements for the motor casing are reduced, the thickness of the casing is reduced, and the manufacturing cost of the motor casing is reduced.
  • a brush holder supporting device for supporting a brush holder of an electric motor in a housing of an electric motor
  • the supporting device comprises: a base adapted to bear against the housing And an inner bottom surface; and at least two first support columns extending from the periphery of the base in the axial direction of the motor and evenly distributed along the circumference of the base, each of the first support columns including a bottom end connected to the base and Used to support the top of the brush holder.
  • the support means is a one piece made of insulating plastic.
  • each of the first support columns in the plane perpendicular to the central axis of the motor, has a generally trough-shaped cross section that extends in a circumferential direction along the base.
  • the circumferential section and the radial section respectively extending radially inward from both ends of the circumferential section.
  • the support post may have an arcuate profile that conforms to the circular outer contour of the base, or may have any other cross-sectional profile that does not extend beyond the circular outer contour of the base, such as a rectangle, a trapezoid, or the like.
  • each of said first support columns is formed with axially extending ribs extending from the circumferential section.
  • each of said first support columns is formed with a radial stop for constraining the radial position of the first support column relative to the brush holder near its top end.
  • a radial stop provided on the brush holder may engage a radial section of the slotted support post or may engage other portions of the slotted support post, such as the radial direction of the axial section between the two radial segments Inside.
  • each of the first support columns is provided with a laterally extending notch along the top end thereof along the central axis of the motor, and thereby the top end of the first support post constitutes an axially elastically deformable top shrapnel.
  • the notch is open radially outwardly such that the top shrapnel terminates within the first support column at a radially inner end.
  • the radially outer end of the top shrapnel is closer to the top surface of the brush holder than its radially inner end.
  • each second support column including a bottom end connected to the base and a support brush The top of the bracket.
  • each of said second support columns has a substantially trapezoidal or sectoral cross section in a plane perpendicular to the central axis of the motor. It will be appreciated that, like the first support post, the second support post may have any cross-sectional profile that conforms to or does not extend beyond the outer circular contour of the base.
  • the circumferential width of each of the second support columns is smaller than the first support column.
  • a mounting post formed on at least one of the circumferential sides of each of the second support columns and adjacent to the second support post for mounting an internal functional component of the motor,
  • the mounting post has an axial height that is less than the second support post.
  • any desired number, height of mounting posts can be placed at any desired location on the base.
  • an electric motor particularly a motor for a vehicle, comprising: a housing; a support device as described above, a base of which rests on an inner bottom surface of the housing; and the support The device supports a brush holder in the housing.
  • the electric motor may also be an electric motor in an electric hand tool such as an electric drill, a chainsaw or other equipment.
  • the brush holder is a one piece made of insulating plastic. According to a preferred embodiment, the brush holder forms a circumferential positioning portion for mating with the top end of the first support post to position the brush holder circumferentially relative to the support device.
  • the supporting device further includes a second supporting column uniformly distributed between the first supporting columns along a circumference of the base, each second supporting column including a bottom end connected to the base and Supporting a top end of the brush holder; and the brush holder includes a radial stop formed to cooperate with a top end of the second support post to constrain a radial position of the second support post relative to the brush holder .
  • the output shaft of the electric motor is rotatably supported by a bearing mounted on the brush holder.
  • the outer periphery of the brush holder is provided with a flange, and the flange
  • the inner circumferential surface of the housing forms an interference fit.
  • the electric motor is an electric motor for an anti-lock braking system (ABS) of the vehicle, or the electric motor is an electric motor for an electronic vehicle stability program (ESP) system.
  • ABS anti-lock braking system
  • ESP electronic vehicle stability program
  • a support device for a motor brush holder which simplifies the mounting of the brush holder of the motor in the motor housing, providing a reliable flexible axial support for the brush holder.
  • the support device has the advantages of simple structure, low tolerance to processing and manufacturing, and low cost. In particular, the manufacturing requirements for the motor casing are reduced, the thickness of the casing is reduced, and the manufacturing cost of the motor casing is reduced.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a brush holder of an electric motor mounted in a motor housing
  • FIG. 2 is a perspective view of a brush holder after removing the motor housing and a supporting device according to the present invention, wherein the supporting device is according to the present invention First embodiment construction;
  • Figure 3 is a perspective view of a support device in accordance with a first embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is another perspective view of Figure 2;
  • Figure 5 is a perspective view of the brush holder corresponding to Figure 4.
  • Figure 6 is a perspective view of a support device in accordance with a second embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a partial enlarged view of Figure 6;
  • Figure 8 is a perspective view of the brush holder after removal of the motor housing and the support device according to the present invention, wherein the support device is constructed in accordance with the second embodiment of the present invention
  • Figure 9 illustrates the nonlinear axial stiffness curve of the brush holder and support assembly during installation of the brush holder.
  • a support device for a brush holder (also referred to as a brush holder, a carbon brush holder) of an electric motor according to the present invention can be used in electric motors of various electric tools and other devices, particularly for electric motors of vehicles (for example, for vehicle ABS) Or in the motor of an ESP system).
  • axial direction refers to the direction in which the central axis of the motor housing extends, and is also the direction in which the brush holder and the central axis of the support device extend
  • radial direction refers to the direction perpendicular to the axial direction.
  • the brush holder is indicated by reference numeral 1.
  • Figure 1 shows that the brush holder 1 of the motor is mounted in the motor housing 10 by means of a support device according to the invention.
  • the motor housing 10 is a forged metal piece and is in the form of a smooth, generally cylindrical "barrel" body that is closed at one end and open at one end for mounting the brush holder 1.
  • the support device according to the present invention is disposed within the motor housing 10.
  • the brush holder 1 is a molded one piece, for example made of plastic.
  • the brush holder 1 has a substantially flat disk shape with a central hole 17 at the center of the brush holder 1, and the output shaft 11 of the motor projects out of the motor housing 10 via a bearing mounted in the center hole 17.
  • the brush holder 1 is also provided with cable passages 18 and 19 through which the positive and negative cables connected to the motor pass, respectively.
  • the brush holder 1 also has an upper surface 16 facing the outer surface of the motor housing 10 and a cylindrical outer peripheral surface 15 when mounted in the motor housing 10.
  • a flange 12 is formed on the outer peripheral surface 15, and the flange 12 is located in a plane perpendicular to the axial direction from the upper surface 16 and protrudes outward from the outer peripheral surface 15.
  • the flange 12 is a discrete section along the circumferential direction of the outer peripheral surface 15 of the brush holder 1. In another embodiment, the flange 12 may extend along the entire circumference of the outer peripheral surface 15.
  • the flange 12 of the brush holder 1 When the brush holder 1 is mounted in the motor housing 10, the flange 12 of the brush holder 1 is inserted into the motor housing 10 in an interference fit manner with the inner surface of the motor housing 10 until axially positioned, The friction between the flange 12 of the brush holder 1 and the inner surface of the motor housing 10 causes the brush holder 1 to be fixed in the circumferential direction of the motor housing 10.
  • the support device 20 of the brush holder 1 is designed .
  • the support device 20 of the brush holder 1 may be a molded one piece and may be made of a plastic which is more elastic.
  • the support device 20 can be made of a plastic containing glass fibers.
  • FIGS. 2 and 4 the motor housing 10 is removed, exposing the state of the brush holder 1 assembled in the motor housing 10 and the supporting device 20 according to the first embodiment of the present invention;
  • FIG. 3 is according to the present invention.
  • the supporting device 20 is a substantially frame type structure including an annular base 30.
  • the annular base 30 has an upper surface 31 and an opposite lower surface 32.
  • the lower surface 32 of the annular base 30 contacts the inner bottom surface of the motor housing 10.
  • the support device 20 of the brush holder 1 further includes four support columns connected to the annular base 30, support columns 40 and 50, 60 and 70 for supporting and axially positioning the brush holders mounted in the motor housing 10. 1.
  • the four support columns extend parallel to the axial direction, and the length (height) extending parallel to the axial direction is set such that the brush holder 1 and the support device 20 are mounted in the motor housing 10 when the brush holder is mounted.
  • the upper surface 16 of 1 is in a predetermined position, for example, slightly offset inward from the upper surface of the motor housing 10 in the axial direction.
  • the four support columns may have the same height.
  • the two support columns 40 and 50 are disposed opposite each other in the diametrical direction passing through the center of the support device 20.
  • the support columns 40 and 50 are substantially identical, as shown in Fig. 3, and therefore, the following description of the support column 40 is equally applicable to the support column 50.
  • the support post 40 has a generally channel shape including a circumferential portion 34 extending along the periphery of the annular base 30, and two radial portions 44 and 46 extending radially inwardly from opposite ends of the circumferential portion to form a slotted opening, respectively.
  • the support post 40 includes a bottom end 41 that connects the annular base 30 and a top end 43 that is opposite the first bottom end 41.
  • the channel-type support column 40 has a cutout 38 for the radial stop action near the top end 43 for engaging the respective radial stop 24 of the brush holder 1 (Fig. 4) for axial and radial positioning The brush holder 1 is mounted.
  • the channel-shaped support column 40 further includes a reinforcing rib 33 extending in the axial direction.
  • the other two support columns 60 and 70 are disposed opposite each other along the diameter of the center of the support device 20.
  • the support columns 60 and 70 are substantially identical, as described in Fig. 3, and therefore, the following description of the support column 60 is equally applicable to the support column 70.
  • the support post 60 is generally solid fan shaped with an outer contour that generally conforms to the annular base 30.
  • the support column 60 has a side 64 that faces the central axis of the support device 20.
  • the brush holder 1 further includes a radial stop 26 for engaging a side 64 of the support post 60.
  • the support post 60 also includes a bottom end that connects the annular base 30 and a top end that is opposite the first bottom end.
  • the support device 20 includes mounting posts 85 and 90 that extend parallel to the support post 60 but have an extended length (height) that is smaller than the support post 60 for mounting other functional components of the motor.
  • the support device 20 may include a mounting post only on one side of the support post 60.
  • the line connecting the support columns 40 and 50 passing through the center of the support device 20 is perpendicular to the line between the support columns 60 and 70 passing through the center of the support device 20, that is, the four support columns 40, 50, 60 and 70 are substantially uniform along the circumferential direction of the support device 20.
  • the four support columns 40, 50, 60 and 70 have top surfaces 42, 52, 62 and 72, respectively.
  • the brush holder 1 has a corresponding area on the lower surface opposite to the upper surface 16 which is in contact with the corresponding support column.
  • the support device 20 of the brush holder 1 is first inserted into the motor housing 10 in the axial direction until the bottom surface 32 of the support device 20 contacts the bottom inner surface of the motor housing 10, and then the motor is held.
  • the brush holder 1 is such that the area of the brush holder 1 for contacting the support columns 40, 50, 60 and 70 is aligned with the support columns 40, 50, 60 and 70, and inserted into the motor housing 10 until the brush holder 1 is
  • the radial stops contact the respective support columns 40, 50, 60 and 70, for example the radial stop 24 of the brush holder 1 contacts the cutout 38 of the support column 40, the radial stop 26 of the brush holder 1 27 (Fig. 5) respectively contact the side 64 of the support column 60 and the radially inner side of the support column 70.
  • the brush holder 1 of the motor is thus mounted in position.
  • the radially inner sides of the support columns 60, 70 may also have cutouts as described for the support posts 40, respectively, such that the support posts 60, 70 also function to axially position the brush holder 1.
  • the flexible axial support of the brush holder 1 in the motor housing 10 is achieved, and the supporting device 20 has a simple structure, low processing tolerances of parts, and therefore low cost.
  • the support device 20 has four support columns that contact or support the brush holder 1. It will be understood that those skilled in the art can select the number of support columns as needed.
  • the support columns 40 and 50 are along the annular bottom as compared to the support columns 60 and 70.
  • the seat 30 extends a longer length, and the support posts 40 and 50 can have an arcuate profile that conforms to the outer surface of the annular base 30, or can have any cross-sectional shape that does not extend beyond the circular contour of the outer surface of the annular base 30, For example, trapezoids, rectangles, sectors, etc.
  • the support posts 60 and 70 can also have any cross-sectional shape that does not extend beyond the circular contour of the outer surface of the annular base 30.
  • the brush holder 1 can also be provided with a circumferential positioning portion that cooperates with the top end or the side surface of the support column of the support device 20 to position the brush holder 1 in the circumferential direction with respect to the support device 20, and guides the brush holder 1 at the same time. Installation into the motor housing 10.
  • the supporting device 20 is designed to at least partially absorb or buffer the axial force F transmitted to the brush holder 1.
  • FIG. 6 shows a perspective view thereof
  • Fig. 7 shows a partial enlarged view of Fig. 6,
  • Fig. 8 shows a brush holder and An assembled perspective view of a support device in accordance with the present invention.
  • the support device 20 of the second embodiment of the present invention also includes an annular base 30 extending from the annular base 30 in a manner perpendicular to the annular base 30.
  • support column 40 For the sake of clarity, only the support column 40 will be described in detail below, and the following description of the support column 40 is equally applicable to the support column 50.
  • the support post 40 includes a bottom end 41 that connects the annular base 30 and a top end 43 that is opposite the first bottom end 41.
  • the support post 40 has a generally planar top surface 42. Unlike the first embodiment, the support post 40 of the second embodiment may be provided with no cut-away portion 38, but may be provided with a plane bevel or curved downward from the top surface 42 in the radially inward direction of the support device 20. Shaped surface 45.
  • the support post 40 is formed at its top end 43 with a notch 80 extending transversely along the central axis of the motor. The notch 80 terminates radially inwardly from the circumferential portion 41 of the support post 40 within the body of the support post 40 and extends through the support post 40 from one side of the support post 40 along the circumference of the annular base 30 to the other.
  • the notch 80 has a radially outer end 81 and a radially inner end 82 adjacent the central axis of the motor, and the radially outer end 81 is closer to the top surface 42 than the radially inner end 82, thereby enabling the top end 43 of the support post to be configured Axial elastically deformed top shrapnel.
  • the same notch structure is formed on the top end of the support post 50.
  • the notch 80 Due to the presence of the notch 80, when an axial force F is generated on the output shaft of the motor, the axial force F is transmitted through the bearing to the brush holder 1 mounted in the motor housing 10, and the force transmitted to the brush holder 1 is exerted. On the top surfaces 42, 52, 62 and 72 of the support device 20. Due to the presence of the notch 80, the rigidity of the support device 20 in the axial direction is reduced, the support columns 40 and 50 are no longer able to transmit axial forces, and the axial force F acts completely on the support columns 60 and 70, the support columns 60 and 70 The greater degree of elastic deformation causes the support device 20 to fully absorb or at least greatly reduce the axial force F transmitted to the motor housing 10.
  • Figure 9 is an axial stiffness curve of the assembly of the brush holder 1 and the support device 20 when an axial force F is applied to the mounted brush holder 1 obtained from the test.
  • the axial force F applied to the brush holder 1 was measured from the insertion of the brush holder 1 into the motor housing 10, thereby obtaining an axial stiffness curve of the assembly of the brush holder 1 and the supporting device 20.
  • the abscissa indicates the distance in which the brush holder 1 is inserted into the motor housing 10, and the ordinate indicates the axial force F applied to the brush holder 1.
  • the curve I represents a curve obtained by mounting the brush holder 1 by the supporting device 20 of the first embodiment of the present invention.
  • the test starts from the brush holder 1 entering the motor housing 10 in the axial direction.
  • the stage 1 indicates the initial period of time during which the brush holder 1 enters the motor housing 10, during which time the brush holder 1 is also Without contacting the support device 20, the axial force F applied to the brush holder 1 is substantially used to overcome the friction between the flange 12 of the brush holder 1 and the inner surface of the motor housing 10, so the curve I in this stage 1
  • the level is maintained substantially equal to the friction between the flange 12 of the brush holder 1 and the inner surface of the motor housing 10.
  • the force F is approximately equal to the friction between the flange 12 of the brush holder 1 and the inner surface of the motor housing 10, i.e., in stage 1, the curve ⁇ coincides with the curve I.
  • the support device 20 according to the second embodiment after the brush holder 1 contacts the support post of the support device 20, since the two support columns 40 and 50 of the support device 20 are provided with a top elastic structure at the top end, the movement continues The brush holder 1 needs to overcome the elastic deformation force of the support columns 60 and 70 and the much smaller elastic deformation force compared to the elastic deformation forces of the support columns 40 and 50 without the top elastic structure, which makes the axial direction
  • the force F is much smaller than the elastic deformation force of the four support columns of the support device 20 according to the first embodiment, so as shown in Fig.
  • the axial force F also increases linearly, but the curve II after the phase 1
  • the slope in phase 2 is already smaller than curve I, that is, the required axial force F is reduced.
  • the support device 20 allows the support device 20 to be more axially deformed by providing the top elastic structure on the opposite two support columns, thereby providing the brush holder 1 with more flexibility.
  • the axial support thus reduces the tolerance requirements for individual components, reduces the holding force corresponding to the maximum tolerance, and further reduces costs.
  • the support device for a motor brush holder can simplify the mounting of the motor holder of the motor in the motor housing, providing a reliable flexible axial support for the brush holder.
  • the support device has the advantages of simple structure, low tolerance requirements for component manufacturing, and low cost. In particular, the manufacturing requirements for the motor casing are reduced, the thickness of the casing is reduced, and the manufacturing cost of the motor casing is reduced.

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Abstract

一种电刷支架的支撑装置（20）及一种包括支撑装置（20）的电动机。支撑装置（20）用于将电动机的电刷支架（1）支撑在电动机的壳体（10）内，支撑装置（20）包括：底座（30），其适于支靠在壳体（10）的内部底表面上；以及沿电动机的轴向方向从底座（30）周边伸出并且沿底座（30）的周边均匀分布的至少两个第一支撑柱（40，50），每个第一支撑柱（40，50）包括与底座（30）连接的底端（41）以及用于支撑电刷支架（1）的顶端（43）。支撑装置（20）实现了电刷支架（1）在电动机壳体（10）内的柔性轴向支撑，具有结构简单、制造成本低的优点，尤其是降低了对电动机壳体的制造要求，减小了机壳厚度，降低了机壳的制造成本。

Description

电刷支架支撑装置及电动机
技术领域
本发明大致涉及电动机， 具体涉及包括电动机电刷支架的支撑装置。 背景技术
车辆用电动机通常使用电刷来实现与电动机整流子的电连接。 如电动 机领域所公知， 用于电动机的电刷是非常关键的部件， 直接决定了使用电 刷的电动机的使用寿命。 通常， 电刷通过电刷支架来保持。 电刷支架和电 刷都是非常重要的部件。 不管电刷的特性多么好， 电刷支架设计不合理或 者安装不合适时， 电刷不仅不能充分发挥它的优良特性， 而且会给电动机 本身的性能和寿命带来很大的影响。
电刷支架在电动机壳体中的安装借助于支撑装置实现， 其在电动机壳 体中的周向定位可通过电刷支架自身实现， 轴向定位则需要借助于支撑装 置， 这就要求电刷支架的支撑装置具有适当的结构并且轴向定位电刷支架。
另外， 高速转动的电动机有时会出现振动或其它不平稳的现象， 为减 小振动和噪音， 电机输出轴上需要预加轴向力。 轴向力通过承载输出轴的 轴承传递到电刷支架的轴承座上， 被传递到电刷支架的轴向力通过支撑电 刷支架的支撑装置传递到刚性的金属电动机壳体上。 如果支撑装置刚度非 常大， 电刷支架承受的应力水平较高， 塑料材料容易疲劳， 轴向力衰减， 容易造成振动和噪音问题， 但如果支撑装置是柔性支撑装置， 轴向力被传 递至电动机输出轴上之后， 经由电刷支架由支撑装置吸收或缓冲， 能够减 小振动和噪音的不利影响。
在现有技术的一种方案中， 电刷支架被直接固定在电动机壳体上。 具 体地， 在电动机壳体的开口端部上形成有用于接纳电刷支架的台阶。 制造 此种结构的电动机壳体需要加厚制造电动机壳体的材料， 既浪费材料又增 加电动机壳体的制造成本。
综上， 希望提供一种既能够将电刷支架轴向定位到电动机壳体内又能 够克服现有技术中的上述缺点的支撑装置。 发明内容 本发明的目的解决电动机的电刷支架在电动机壳体中的安装的技术问 题， 同时克服与电刷支架被固定于其上的电动机壳体有关的上述缺点。
根据本发明提供了一种电动机电刷支架的支撑装置， 其能够实现并且 简化电动机电刷支架在电动机壳体内的安装， 为电刷支架提供柔性轴向支 撑。 所述支撑装置具有结构简单、 对部件的加工公差要求低、 成本低的优 点。 尤其是， 由于不需要在电动机壳体上形成接纳电刷支架的台阶， 所以 降低了对电动机壳体的制造要求， 减小了机壳厚度， 降低了电动机壳体的 制造成本。
根据本发明的一个方面， 提供了一种电刷支架支撑装置， 用于将电动 机的电刷支架支撑在电动机的壳体内， 其中， 所述支撑装置包括： 底座， 其适于支靠在壳体的内部底表面上； 以及沿电动机的轴向方向从底座周边 伸出并且沿底座的周边均匀分布的至少两个第一支撑柱， 每个第一支撑柱 包括与所述底座连接的底端以及用于支撑电刷支架的顶端。
根据一个优选实施方式， 所述支撑装置是由绝缘塑料制成的一体件。 根据一个优选实施方式， 在与电动机的中心轴线垂直的平面中， 每个 所述第一支撑柱具有大致槽形的横截面， 所述大致槽形的横截面由沿着底 座的周向延伸的周向段和分别从该周向段两端径向向内延伸的径向段组 成。 所述支撑柱可以具有与所述底座的圆形外部轮廓一致的弧形轮廓， 也 可以具有不超出所述底座的圆形外部轮廓的其它任何横截面轮廓， 例如矩 形、 梯形等。
根据一个优选实施方式， 每个所述第一支撑柱被形成有从周向段伸出 的沿轴向延伸的加强筋。
根据一个优选实施方式， 每个所述第一支撑柱靠近其顶端形成有用于 约束该第一支撑柱相对于电刷支架的径向位置的径向止挡部。 电刷支架上 设置的径向止挡部可以接合所述槽型支撑柱的径向段， 也可以接合槽型支 撑柱的其它部分， 例如两个径向段之间的轴向段的径向内侧。
根据一个优选实施方式， 每个所述第一支撑柱靠近其顶端设有沿电动 机的中心轴线的横向延伸的缺口， 并且由此使得所述第一支撑柱的顶端构 成能够轴向弹性变形的顶部弹片。
根据一个优选实施方式， 所述缺口径向向外敞开， 以使得所述顶部弹 片在径向内端终止于所述第一支撑柱内。 根据一个优选实施方式， 所述顶部弹片的径向外端与其径向内端相比 更靠近接触电刷支架的顶表面。
根据一个优选实施方式， 还包括沿底座的周边均匀分布在所述第一支 撑柱之间的第二支撑柱， 每个第二支撑柱包括与所述底座连接的底端以及 用于支撑电刷支架的顶端。
根据一个优选实施方式， 在与电动机的中心轴线垂直的平面中， 每个 所述第二支撑柱具有大致梯形或扇形的横截面。 可以理解， 与第一支撑柱 相同， 所述第二支撑柱可以具有与所述底座的外部圆形轮廓相一致或者不 超出所述底座的外部圆形轮廓的任何横截面轮廓。
根据一个优选实施方式， 每个所述第二支撑柱的周向宽度小于所述第 一支撑柱。
根据一个优选实施方式， 还包括形成在每个所述第二支撑柱的周向两 侧中的至少一侧且与该第二支撑柱相邻的安装柱， 用于安装电动机的内部 功能元件， 所述安装柱的轴向高度小于所述第二支撑柱。 可选地， 还可以 在所述底座的任何所需位置设置任何所需数目、 高度的安装柱。
根据本发明的另一方面， 提供了一种电动机， 尤其是车辆用电动机， 包括： 壳体； 如上所述的支撑装置， 其底座支靠在壳体的内部底表面上； 以及由所述支撑装置支撑在壳体中的电刷支架。 可选地， 所述电动机也可 以是电动手工工具例如电钻、 电锯或其它设备中的电动机。
根据一个优选实施方式， 所述电刷支架是由绝缘塑料制成的一体件。 根据一个优选实施方式， 所述电刷支架形成用于与所述第一支撑柱的 顶端配合而将所述电刷支架相对于所述支撑装置沿周向定位的周向定位 部。
根据一个优选实施方式， 所述支撑装置还包括沿底座的周边均匀分布 在所述第一支撑柱之间的第二支撑柱， 每个第二支撑柱包括与所述底座连 接的底端以及用于支撑电刷支架的顶端； 并且所述电刷支架包括形成有用 于与所述第二支撑柱的顶端配合而约束该第二支撑柱相对于电刷支架的径 向位置的径向止挡部。
根据一个优选实施方式， 所述电动机的输出轴由安装在所述电刷支架 的轴承可旋转地支撑。
根据一个优选实施方式， 所述电刷支架的外周设有凸缘， 所述凸缘与 所述壳体的内圆周面形成干涉配合。
根据一个优选实施方式， 所述电动机是车辆防抱死制动系统 （ABS ) 用电动机， 或者所述电动机是车辆电子稳定程序 （ESP) 系统用电动机。
根据本发明， 提供了一种电动机电刷支架的支撑装置， 能够简化电动 机的电刷支架在电动机壳体内的安装， 为电刷支架提供了可靠的柔性轴向 支撑。 所述支撑装置具有结构简单、 对加工制造的公差要求低、 成本低的 优点。 尤其是降低了对电动机壳体的制造要求， 减小了机壳厚度， 降低了 电动机壳体的制造成本。 附图说明
附图中示意了根据本发明的电刷支架的支撑装置， 为示意目的， 附图 可能没有按比例绘制， 其中：
图 1是电动机的电刷支架安装在电动机壳体内的外部透视图； 图 2是移除了电动机壳体之后的电刷支架和根据本发明的支撑装置的 透视图， 其中， 支撑装置根据本发明的第一实施例构造；
图 3是根据本发明第一实施例的支撑装置的透视图；
图 4是图 2的另一透视图；
图 5是与图 4对应的电刷支架的透视图； 以及
图 6是根据本发明第二实施例的支撑装置的透视图；
图 7是图 6的局部放大图；
图 8 是移除了电动机壳体之后的电刷支架和根据本发明的支撑装置的 透视图， 其中， 支撑装置根据本发明的第二实施例构造； 以及
图 9示意了当安装电刷支架过程中电刷支架和支撑装置组件的非线性 轴向刚度曲线。 具体实施方式
根据本发明的电动机的电刷支架 （也称为电刷架、 碳刷架） 的支撑装 置可用于各种电动工具以及其它设备中的电动机中， 尤其用于车辆的电动 机 （例如用于车辆 ABS或 ESP系统的电动机） 中。
在下文中， "轴向方向"指电动机壳体的中心轴线延伸的方向， 也是电 刷支架、 支撑装置的中心轴线延伸的方向， 而 "径向方向"指垂直于轴向 方向的方向。
在根据本发明的实施例中， 电刷支架用参考标记 1表示。 图 1示意出 电动机的电刷支架 1 借助于根据本发明的支撑装置安装在电动机壳体 10 内。
通常， 电动机壳体 10为锻造的金属件， 并且呈现为光滑的大致圆柱形 的 "桶"体形式， 一端封闭， 一端敞开用于安装电刷支架 1。 根据本发明的 支撑装置设置于电动机壳体 10内。
通常， 电刷支架 1是成型的一体件， 例如由塑料制成。
电刷支架 1大致呈扁平的盘形，在电刷支架 1的中央处具有中央孔 17， 电动机的输出轴 11经由安装在中央孔 17中的轴承伸出电动机壳体 10。
电刷支架 1上还设有电缆通道 18和 19，连接到电动机的正和负极电缆 分别从相应一个通道中经过。
电刷支架 1还具有当安装到电动机壳体 10内时朝向电动机壳体 10外 面的上表面 16和圆柱形的外周面 15。 在外周面 15上形成有凸缘 12， 所述 凸缘 12位于距上表面 16—距离处垂直于轴向方向的平面内并且从外周面 15向外突伸。
在图 2所示的实施例中， 凸缘 12是沿着电刷支架 1外周面 15的圆周 方向的离散的段。 在另一实施例中， 凸缘 12可以沿着外周面 15的整个圆 周延伸。
当电刷支架 1安装在电动机壳体 10内时， 电刷支架 1的凸缘 12被以 与电动机壳体 10的内表面摩擦地干涉配合方式插入电动机壳体 10内， 直 到被轴向定位， 电刷支架 1的凸缘 12与电动机壳体 10的内表面之间的摩 擦使得电刷支架 1沿着电动机壳体 10的圆周方向固定。
为了将电刷支架 1正确、 可靠地轴向定位于电动机壳体 10内， 保证其 所承载的电刷以及因此保证整个电动机的性能， 根据本发明的电刷支架 1 的支撑装置 20被设计出来。
根据本发明的电刷支架 1的支撑装置 20可以是成型的一体件， 并且可 由弹性较好的塑料制成。 在一个实施例中， 所述支撑装置 20可由含玻璃纤 维的塑料制成。
下面参考图 2-5 描述根据本发明的第一实施例的电动机的电刷支架 1 的支撑装置 20。 在图 2和 4中， 电动机壳体 10被移除了， 暴露出装配到电动机壳体 10 中的电刷支架 1和根据本发明第一实施例的支撑装置 20的状态； 图 3是根 据本发明第一实施例的支撑装置 20的透视图；
如图中所示，根据本发明第一实施例的支撑装置 20是大致框架型结构， 包括环形底座 30。
环形底座 30具有上表面 31和相反的下表面 32。 当电刷支架 1的支撑 装置 20被置于电动机壳体 10内时， 环形底座 30的下表面 32接触电动机 壳体 10的内部底表面。
电刷支架 1的支撑装置 20还包括与环形底座 30相连接的四个支撑柱， 支撑柱 40和 50、 60和 70， 用于支撑并且轴向定位安装到电动机壳体 10中 的电刷支架 1。所述四个支撑柱平行于轴向方向延伸， 并且平行于轴向方向 延伸的长度 （高度）被设置成使得当电刷支架 1和支撑装置 20被安装在电 动机壳体 10内时电刷支架 1的上表面 16处于预定的位置， 例如， 从电动 机壳体 10的上表面沿着轴向方向向内稍稍偏置。 优选地， 所述四个支撑柱 可具有相同的高度。
另外， 两个支撑柱 40和 50沿着经过支撑装置 20的中心的直径方向上 对置地设置。 支撑柱 40和 50大致相同， 如图 3所示， 因此， 下述对支撑 柱 40的描述同样适用于支撑柱 50。
支撑柱 40具有大致槽型形状， 包括沿着环形底座 30的周边延伸的周 向部 34， 以及分别从该周向部两端径向向内延伸而形成槽型开口的两个径 向部 44和 46。 支撑柱 40包括连接环形底座 30的底端 41以及与所述第一 底端 41相反的顶端 43。槽型支撑柱 40在顶端 43附近具有用于起径向止挡 作用的切除部 38， 用于接合电刷支架 1的相应径向止挡部 24 (图 4)， 从而 轴向和径向定位被安装的电刷支架 1。
槽型支撑柱 40还包括沿轴向方向延伸的加强筋 33。
同样， 另外两个支撑柱 60和 70沿着经过支撑装置 20的中心的直径方 向上对置地设置。 支撑柱 60和 70大致相同， 如图 3所述， 因此， 下述对 支撑柱 60的描述同样适用于支撑柱 70。
支撑柱 60是大致实心扇形的形状， 具有与环形底座 30大致一致的外 轮廓。 支撑柱 60具有朝向支撑装置 20的中心轴线的一侧 64。 相应地， 电 刷支架 1还包括用于与支撑柱 60的一侧 64接合的径向止挡部 26。 支撑柱 60也包括连接环形底座 30的底端以及与所述第一底端相反的 顶端。 在支撑柱 60的周向两侧， 支撑装置 20包括与支撑柱 60平行延伸但 延伸长度 （高度） 小于支撑柱 60的安装柱 85和 90， 用于安装电动机的其 它功能部件。 可选地， 支撑装置 20可以只在支撑柱 60的一侧包括安装柱。
优选地， 经过支撑装置 20的中心的支撑柱 40和 50之间的连线垂直于 经过支撑装置 20的中心的支撑柱 60和 70之间的连线， 也就是说， 四个支 撑柱 40、 50、 60和 70沿着支撑装置 20的圆周方向大致均布。
所述四个支撑柱 40、 50、 60和 70分别具有顶表面 42、 52、 62和 72。 相对应地， 电刷支架 1在与上表面 16相反的下表面上具有与相应支撑柱接 触的相应区域。 在每个区域中具有用于相应支撑柱的相应径向止挡部， 例 如图 4中的用于支撑柱 40的径向止挡部 24以及用于支撑柱 60的径向止挡 部 26， 用于支撑柱 50和 70的径向止挡部在此图示中不可见。
安装电动机的电刷支架 1时， 首先将电刷支架 1的支撑装置 20沿轴向 插入电动机壳体 10内， 直到支撑装置 20的底表面 32接触电动机壳体 10 的底部内表面， 然后手持电动机的电刷支架 1， 使电刷支架 1的用于接触支 撑柱 40、 50、 60和 70的区域对准支撑柱 40、 50、 60和 70， 插入电动机壳 体 10， 直到电刷支架 1的径向止挡部接触相应的支撑柱 40、 50、 60和 70， 例如电刷支架 1的径向止挡部 24接触支撑柱 40的切除部 38， 电刷支架 1 的径向止挡部 26、 27 (图 5 ) 分别接触支撑柱 60的一侧 64和支撑柱 70的 径向内侧。 如此电动机的电刷支架 1即被安装到位。
为方便起见， 支撑柱 60、 70的径向内侧在顶端也可以分别具有如支撑 柱 40所述的切除部， 使得支撑柱 60、 70也起到轴向定位电刷支架 1的作 用。
根据本发明的支撑装置 20，实现了电刷支架 1在电动机壳体 10内的柔 性轴向支撑， 并且支撑装置 20结构简单， 零部件加工公差要求低， 并且因 此成本低。 另一方面， 不需要在电动机壳体 10上形成有接纳电刷支架 1的 台阶， 所以降低了对电动机壳体 10的制造要求， 减小了电动机壳体 10的 厚度， 降低了电动机壳体 1的制造成本。
在本实施例中，支撑装置 20具有接触或支撑电刷支架 1的四个支撑柱， 可以理解， 本领域内的技术人员可以根据需要选择支撑柱的个数。
在图示实施例中， 支撑柱 40和 50与支撑柱 60和 70相比沿着环形底 座 30延伸的长度更长， 并且支撑柱 40和 50可以具有与环形底座 30的外 表面一致的弧形轮廓， 或者可以具有不超出环形底座 30的外表面的圆形轮 廓的任何横截面形状， 例如梯形、 矩形、 扇形等。 同样地， 支撑柱 60和 70 也可以具有不超出环形底座 30的外表面的圆形轮廓的任何横截面形状。 本 领域内的技术人员应了解上述仅用于示例目的， 并不意于限制本发明， 本 领域内的技术人员还可以设想其它形状的底座， 例如矩形。
可以理解， 电刷支架 1还可以设有与支撑装置 20的支撑柱的顶端或侧 面配合而使电刷支架 1相对于支撑装置 20沿圆周方向定位的周向定位部， 同时引导电刷支架 1到电动机壳体 10内的安装。
如本领域内的技术人员公知的， 在电动机领域内， 高速转动的电动机 有时会出现振动或其它不平稳的现象， 因而可能在电动机输出轴 11上产生 沿着电刷支架 1 的轴向方向的轴向力 F, 此轴向力通过承载电动机输出轴 11的轴承、安装轴承的电刷支架 1以及电刷支架 1的支撑装置 20传递至电 动机壳体 10， 而电动机壳体 10由刚性金属钢材料制成， 所以可能影响电动 机的性能， 造成振动和噪音问题。
为了解决这一技术问题， 根据本发明的第二示例性实施例的支撑装置 20被设计出来， 用于至少部分地吸收或缓冲被传递到电刷支架 1上的轴向 力F。
现在参考图 6-8描述根据本发明第二实施例的支撑装置 20， 其中图 6 示出了其透视图， 而图 7示出了图 6的局部放大图， 而图 8是电刷支架和 根据本发明的支撑装置的装配透视图。
如前面所述的本发明第一实施例中的支撑装置 20—样， 本发明第二实 施例的支撑装置 20也包括环形底座 30、 从环形底座 30以垂直于环形底座 30的形式延伸出的四个支撑柱 40、 50、 60和 70。
为清楚起见， 下面将只详细描述支撑柱 40， 同样下面对支撑柱 40的描 述同样适用于支撑柱 50。
如图 6所述， 支撑柱 40包括连接环形底座 30的底端 41以及与所述第 一底端 41相反的顶端 43。
在顶端 43， 支撑柱 40具有大致平面的顶表面 42。 与第一实施例不同， 本第二实施例的支撑柱 40可不设有切除部 38， 而是设有从顶表面 42沿着 支撑装置 20的径向向内方向向下倾斜的平面斜面或弯曲形表面 45。 支撑柱 40在其顶端 43形成有沿电动机的中心轴线的横向延伸的缺口 80。 缺口 80从支撑柱 40的周向部 41径向向内终止于支撑柱 40本体内， 并且从支撑柱 40沿着环形底座 30周向的一侧到另一侧贯穿支撑柱 40。
缺口 80具有径向外端 81以及靠近电动机中心轴线的径向内端 82， 并 且径向外端 81与径向内端 82相比更靠近顶表面 42， 由此使得支撑柱的顶 端 43构成能够轴向弹性变形的顶部弹片。
同样， 在支撑柱 50的顶端上也形成有相同的缺口结构。
由于缺口 80的存在， 当在电动机输出轴上产生轴向力 F时， 轴向力 F 通过轴承传递至安装在电动机壳体 10内的电刷支架 1， 传递至电刷支架 1 上的力作用在支撑装置 20的顶表面 42、 52、 62以及 72上。 由于缺口 80 的存在， 支撑装置 20沿着轴向方向的刚性降低， 支撑柱 40和 50不再能够 传递轴向力， 轴向力 F完全作用在支撑柱 60和 70上， 支撑柱 60和 70被 更大程度的弹性变形， 使得支撑装置 20完全吸收或者至少大大减少传递至 电动机壳体 10上的轴向力 F。
图 9是从试验中获得的在被安装的电刷支架 1上施加轴向力 F时电刷 支架 1和支撑装置 20组件的轴向刚度曲线。 在本试验中， 从将电刷支架 1 插入电动机壳体 10内开始， 测量施加到电刷支架 1上的轴向力 F, 从而得 到电刷支架 1和支撑装置 20组件的轴向刚度曲线。 横坐标表示电刷支架 1 被插入电动机壳体 10内的距离， 而纵坐标表示施加在电刷支架 1上的轴向 力F。
其中， 曲线 I表示利用本发明第一实施例的支撑装置 20安装电刷支架 1而获得的曲线。 试验从电刷支架 1沿轴向方向进入电动机壳体 10开始， 在曲线 I中，阶段 1表示电刷支架 1进入电动机壳体 10内的初始一段时间， 在此时间内， 电刷支架 1还没有接触支撑装置 20， 对电刷支架 1施加的轴 向力 F大致用于克服电刷支架 1的凸缘 12与电动机壳体 10的内表面之间 的摩擦， 所以， 此阶段 1中曲线 I保持水平， 大致等于电刷支架 1的凸缘 12与电动机壳体 10的内表面之间的摩擦力。随着电刷支架 1开始接触支撑 装置 20， 具体地， 接触到支撑装置 20的支撑柱的顶表面后， 若要电刷支架 1继续沿轴向方向移动， 则需要克服支撑装置 20的四个支撑柱的弹性变形 力， 所以在阶段 1之后的时间内使电刷支架 1继续移动所需的轴向力 F呈 线性增大。 再参考曲线 Π， 表示利用本发明第二实施例的支撑装置 20而获得的曲 线。 仍从电刷支架 1沿轴向方向进入电动机壳体 10开始， 在阶段 1中， 也 就是在电刷支架 1接触到支撑装置 20之前， 与上述曲线 I相同， 对电刷支 架 1施加的轴向力 F大致等于电刷支架 1的凸缘 12与电动机壳体 10的内 表面之间的摩擦力， 即在阶段 1中， 曲线 Π与曲线 I重合。 然而， 利用根 据第二实施例的支撑装置 20，在电刷支架 1接触到支撑装置 20的支撑柱之 后， 由于支撑装置 20的两个支撑柱 40和 50在顶端设有顶部弹片结构， 继 续移动电刷支架 1需要克服的是支撑柱 60和 70的弹性变形力以及与不设 顶部弹片结构的支撑柱 40和 50的弹性变形力相比小得多的弹性变形力的 和， 这使得轴向力 F远远小于根据第一实施例的支撑装置 20的四个支撑柱 的弹性变形力， 所以如图 9所示， 轴向力 F虽也呈线性增大， 但曲线 II在 阶段 1之后的阶段 2中的斜率已小于曲线 I， 也就是， 需要的轴向力 F减小 了。 支撑柱 40和 50顶端的顶部弹片完全变形之后， 即进入曲线 II的阶段 3， 与根据本发明第一实施例的支撑装置 20相同， 移动电刷支架 1需要克 服的是支撑装置 20的四个支撑柱的弹性变形力，所以曲线 II的斜率增大到 曲线 I的斜率。
由上述， 根据本发明的第二实施例的支撑装置 20通过在相对的两个支 撑柱上设置顶部弹片结构， 允许支撑装置 20更大的轴向变形， 因此对电刷 支架 1提供了更加柔性的轴向支撑， 也因此降低了对单个部件的公差要求， 减小了与最大公差相对应的保持力， 进一步降低了成本。
根据本发明的用于电动机电刷支架的支撑装置， 能够简化电动机的电 刷支架在电动机壳体内的安装， 为电刷支架提供可靠的柔性轴向支撑。 所 述支撑装置具有结构简单、 对零部件加工制造的公差要求低、 成本低的优 点。 尤其是降低了对电动机壳体的制造要求， 减小了机壳厚度， 降低了电 动机壳体的制造成本。
以上关于本发明的优选实施例进行了描述， 本领域内的技术人员应了 解， 在不偏离权利要求限定的范围内， 关于某一实施例描述的特征和方面 可以适用于根据本发明的其它实施例， 并且本发明意于包括包含在权利要 求范围内的所有修改和变异。

Claims

权 利 要 求
1. 一种电刷支架支撑装置， 用于将电动机的电刷支架支撑在电动机的 壳体内， 其中， 所述支撑装置包括：
底座， 其适于支靠在壳体的内部底表面上； 以及
沿电动机的轴向方向从底座周边伸出并且沿底座的周边均匀分布的至 少两个第一支撑柱， 每个第一支撑柱包括与所述底座连接的底端以及用于 支撑电刷支架的顶端。
2. 如权利要求 1所述的支撑装置， 其中， 所述支撑装置是由绝缘塑料 制成的一体件。
3. 如权利要求 1或 2所述的支撑装置， 其中， 在与电动机的中心轴线 垂直的平面中， 每个所述第一支撑柱具有大致槽形的横截面， 所述大致槽 形的横截面由沿着底座的周向延伸的周向段和分别从该周向段两端径向向 内延伸的径向段组成。
4. 如权利要求 3所述的支撑装置， 其中， 每个所述第一支撑柱被形成 有从周向段伸出的沿轴向延伸的加强筋。
5. 如权利要求 1至 4中任一项所述的支撑装置， 其中， 每个所述第一 支撑柱靠近其顶端形成有用于约束该第一支撑柱相对于电刷支架的径向位 置的径向止挡部。
6. 如权利要求 1至 5中任一项所述的支撑装置， 其中， 每个所述第一 支撑柱靠近其顶端设有沿电动机的中心轴线的横向延伸的缺口， 并且由此 使得所述第一支撑柱的顶端构成能够轴向弹性变形的顶部弹片。
7. 如权利要求 6所述的支撑装置， 其中， 所述缺口径向向外敞开， 以 使得所述顶部弹片在径向内端终止于所述第一支撑柱内。
8. 如权利要求 7所述的支撑装置， 其中， 所述顶部弹片的径向外端与 其径向内端相比更靠近接触电刷支架的顶表面。
9. 如权利要求 1至 8中任一项所述的支撑装置， 其中， 还包括沿底座 的周边均匀分布在所述第一支撑柱之间的第二支撑柱， 每个第二支撑柱包 括与所述底座连接的底端以及用于支撑电刷支架的顶端。
10. 如权利要求 9所述的支撑装置， 其中， 在与电动机的中心轴线垂直 的平面中， 每个所述第二支撑柱具有大致梯形或扇形的横截面。
11. 如权利要求 10所述的支撑装置， 其中， 每个所述第二支撑柱的周 向宽度小于所述第一支撑柱。
12. 如权利要求 11所述的支撑装置， 还包括形成在每个所述第二支撑 柱的周向两侧中的至少一侧且与该第二支撑柱相邻的安装柱， 用于安装电 动机的内部功能元件， 所述安装柱的轴向高度小于所述第二支撑柱。
13. —种电动机， 尤其是车辆用电动机， 包括：
壳体；
如权利要求 1至 8中任一项所述的支撑装置， 其底座支靠在壳体的内 部底表面上； 以及
由所述支撑装置支撑在壳体中的电刷支架。
14. 如权利要求 13所述的电动机， 其中， 所述电刷支架是由绝缘塑料 制成的一体件。
15. 如权利要求 13或 14所述的电动机， 其中， 所述电刷支架形成用于 与所述第一支撑柱的顶端配合而将所述电刷支架相对于所述支撑装置沿周 向定位的周向定位部。
16. 如权利要求 13至 15中任一项所述的电动机， 其中， 所述支撑装置 还包括沿底座的周边均匀分布在所述第一支撑柱之间的第二支撑柱， 每个 第二支撑柱包括与所述底座连接的底端以及用于支撑电刷支架的顶端； 并 且
所述电刷支架包括形成有用于与所述第二支撑柱的顶端配合而约束该 第二支撑柱相对于电刷支架的径向位置的径向止挡部。
17. 如权利要求 13至 16中任一项所述的电动机， 其中， 所述电动机的 输出轴由安装在所述电刷支架的轴承可旋转地支撑。
18. 如权利要求 13至 17中任一项所述的电动机， 其中， 所述电刷支架 的外周设有凸缘， 所述凸缘与所述壳体的内圆周面形成干涉配合。
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